KR102349518B1 - A process for vaporizing liquid propane and a vaporizing system used therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 액상 프로판을 나프타 크래킹 반응기에 원료로 공급하기 위하여 액상 프로판을 기화하는 방법에 있어서, 종래의 방식보다 액상 프로판의 압력을 훨씬 더 낮은 압력으로 감압하는 것이 가능하여 액상 프로판에 포함된 모든 증발 잠열 또는 기화열을 냉매로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 나프타 크래킹 반응기로의 공급되기 전 예열 공정에서 소모되는 열에너지 또한 절감시킬 수 있다.The present invention relates to a method of vaporizing liquid propane to supply liquid propane as a raw material to a naphtha cracking reactor, it is possible to reduce the pressure of liquid propane to a much lower pressure than in the conventional method, so that all Not only can the latent heat of evaporation or heat of vaporization be used as a refrigerant, but also heat energy consumed in the preheating process before being supplied to the naphtha cracking reactor can be reduced.
Description
본 출원은 2017.11.24. 출원된 한국특허출원 10-2017-0158631호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다. This application was filed on 2017.11.24. Claims the benefit of priority based on the filed Korean Patent Application No. 10-2017-0158631, and all contents disclosed in the documents of the Korean patent application are incorporated as a part of this specification.
본 발명은 나프타 크래커의 원료로 액상 프로판을 사용하는 경우 이를 기화하여 공급하는 공정에 관한 것이고, 보다 상세하게는 액상 프로판의 기화 공정에서 발생하는 기화열을 보다 효율적으로 사용하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for vaporizing and supplying liquid propane when used as a raw material for a naphtha cracker, and more particularly, to a method for more efficiently using the heat of vaporization generated in the vaporization process of liquid propane.
나프타 크래커는 주로 나프타를 고온에서 스팀과 함께 주입하여 1000℃ 이상의 열을 가해 탄소고리를 끊는 방법으로 에틸렌과 프로필렌, 그리고 부타디엔, BTX 등의 부산물을 생산한다. 셰일가스의 대두와 함께 나프타 대신 에틸렌 생산 원료가 될 수 있는 물질, 즉 에탄, 프로판, 부탄 등의 가격 하락으로 기존 나프타 크래커에서 이들 가스를 원료로 혼용하여 사용하는 경우가 많으며, 신규 설비의 경우 이들 가스를 원료로 설계되는 경우 역시 많다. Naphtha crackers mainly inject naphtha with steam at a high temperature and apply heat over 1000℃ to break the carbon ring to produce ethylene and propylene, and by-products such as butadiene and BTX. With the soybean of shale gas, existing naphtha crackers often mix and use these gases as raw materials due to the drop in the price of materials that can be used as raw materials for ethylene production instead of naphtha, such as ethane, propane, and butane. There are also many cases where gas is designed as a raw material.
나프타 크래커는 제품의 정제를 위한 저온의 냉매 수요처가 매우 많다. 가령 에틸렌 정제탑에서는 -40℃의 냉매의 소비량이 40 Gcal/hr를 넘어서며, 탈에탄탑이나 탈메탄탑에서도 상당량의 냉매를 필요로 한다.Naphtha crackers have many demand for low-temperature refrigerants for product refining. For example, the consumption of refrigerant at -40°C exceeds 40 Gcal/hr in the ethylene refining tower, and a significant amount of refrigerant is also required in the deethane tower or demethane tower.
반면, 프로판 등의 가스 원료는 액체 상태로 보관하다가 반응기에 주입하기 전에 기화시키는데, 이 때 스팀이나 고온수와 같은 열원을 소비한다. 이 가스 원료를 상기 냉매 수요처와 열교환시켜 활용한다면, 상기 열원과 상기 냉매를 모두 절감하는 효과를 얻을 수 있다. On the other hand, gas raw materials such as propane are stored in a liquid state and vaporized before being injected into the reactor. At this time, heat sources such as steam or hot water are consumed. If this gas raw material is used by heat exchange with the refrigerant demanding destination, the effect of reducing both the heat source and the refrigerant can be obtained.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 액상 프로판을 나프타 크래킹 원료로 사용함에 있어서 액상 프로판의 기화열을 냉매로 효율적으로 활용할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for efficiently utilizing the vaporization heat of liquid propane as a refrigerant in using liquid propane as a raw material for cracking naphtha.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 방법에 사용되는 액상 프로판의 기화 장치를 제공하고자 한다. In addition, another problem to be solved by the present invention is to provide an apparatus for vaporizing liquid propane used in the method.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해, 나프타 크래킹 반응기에 원료로 주입하기 위하여 액상 프로판을 기화시키는 방법에 있어서,In order to solve the above problems, the present invention provides a method of vaporizing liquid propane to inject it into a naphtha cracking reactor as a raw material,
S1) 액상 프로판을 감압하여 기화점을 낮추어 액상 프로판의 적어도 일부를 기화시키는 단계;S1) vaporizing at least a portion of the liquid propane by reducing the vaporization point by reducing the liquid propane;
S2) 상기 액상 프로판의 기화에 의한 기화열을 냉매로 이용하는 단계; S2) using the vaporization heat due to vaporization of the liquid propane as a refrigerant;
S3) 상기 기화된 프로판을 압축하여 가스의 압력을 높이는 단계; 및S3) increasing the pressure of the gas by compressing the vaporized propane; and
S4) 상기 압축된 프로판 가스를 예열하는 단계를 포함하는, 액상 프로판의 기화 방법을 제공한다. S4) provides a method of vaporizing liquid propane, including the step of preheating the compressed propane gas.
일 실시 양태에 따르면, 상기 감압 단계 S1)에서 액상 프로판의 압력을 7 kg/cm2G 이하로 감압시키고, 상기 단계 S2)에서 액상 프로판에 의한 기화열을 이용하여 20℃ 미만의 냉매로 사용할 수 있다. According to one embodiment, the pressure of liquid propane is reduced to 7 kg/cm 2 G or less in the decompression step S1), and the heat of vaporization by the liquid propane in the step S2) can be used as a refrigerant of less than 20 ° C. .
다른 실시 양태에 따르면, 상기 감압 단계 S1)에서 액상 프로판의 압력을 1 kg/cm2G 이하로 감압시키고, 상기 단계 S2)에서 액상 프로판에 의한 기화열을 이용하여 -20℃ 이하의 냉매로 사용할 수 있다. According to another embodiment, the pressure of liquid propane is reduced to 1 kg/cm 2 G or less in the decompression step S1), and the heat of vaporization by the liquid propane in the step S2) can be used as a refrigerant of -20 ° C or less. have.
일 실시 양태에 따르면, 상기 단계 S2)에서 액상 프로판의 감압에 의한 기화열을 이용한 냉매의 활용량이 프로판 1 ton/hr 당 0.05 Gcal/hr 이상일 수 있다. According to one embodiment, the utilization amount of the refrigerant using the heat of vaporization by the decompression of liquid propane in step S2) may be 0.05 Gcal/hr or more per 1 ton/hr of propane.
일 실시 양태에 따르면, 상기 단계 S3)에서 프로판 가스는 7 kg/cm2G 이상의 압력으로 압축되는 것일 수 있다. According to one embodiment, the propane gas in step S3) may be compressed to a pressure of 7 kg/cm 2 G or more.
일 실시 양태에 따르면, 상기 단계 S3)에서 프로판 가스의 압축을 위한 샤프트워크(Shaftwork)가 프로판 1 ton/hr 당 1 kW 내지 50 kW 일 수 있다. According to one embodiment, the shaft work for compression of the propane gas in step S3) may be 1 kW to 50 kW per 1 ton/hr of propane.
일 실시 양태에 따르면, 상기 단계 S4)에서 압축된 프로판 가스의 예열을 위해 소모되는 스팀의 소모량이 프로판 1 ton/hr 당 0.08 Gcal/hr 이하일 수 있다. According to one embodiment, the amount of steam consumed for preheating the propane gas compressed in step S4) may be 0.08 Gcal/hr or less per 1 ton/hr of propane.
일 실시 양태에 따르면, 상기 단계 S3)에서 압축된 프로판 가스는 단계 S4) 에서 100℃ 이상의 온도로 예열되는 것일 수 있다. According to an embodiment, the propane gas compressed in step S3) may be preheated to a temperature of 100° C. or higher in step S4).
또한, 본 발명은 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, In addition, the present invention to achieve another technical task,
액상 프로판을 기화시켜 나프타 크래킹 반응기에 주입하기 위한 기화 장치에 있어서, In the vaporization apparatus for vaporizing liquid propane and injecting it into a naphtha cracking reactor,
액상 프로판을 감압하여 기화점을 낮추어 액상의 프로판의 적어도 일부를 기화시키는 감압장치;a pressure reducing device for vaporizing at least a portion of the liquid propane by reducing the vaporization point by reducing the pressure of the liquid propane;
상기 액상 프로판의 기화에 의한 기화열을 활용하기 위한 열교환기;a heat exchanger for utilizing heat of vaporization by vaporization of the liquid propane;
상기 감압된 프로판 가스를 압축시키는 압축기; 및 a compressor for compressing the depressurized propane gas; and
상기 압축된 가스를 예열시키는 예열장치를 구비하는 액상 프로판의 기화 장치를 제공한다. It provides an apparatus for vaporizing liquid propane having a preheating apparatus for preheating the compressed gas.
일 실시 양태에 따르면, 상기 예열장치가 스팀(Steam)을 열원으로 사용하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the preheating device may use steam as a heat source.
본 발명은, 액상 프로판을 기화시켜 나프타 크래킹 반응기에 원료로 공급하기 위한 공정에 있어서, 감압된 프로판 가스의 압축 공정을 구비함으로써 감압된 프로판 가스의 흐름성을 유지할 수 있기 때문에 감압 압력을 크게 낮출 수 있어 기화열을 보다 효과적으로 사용할 수 있다. 뿐만 아니라, 나프타 크래킹 반응기로 원료 공급 전단의 예열 공정에서 프로판 가스의 추가적인 기화 및 예열을 위해 소모되는 열에너지 또한 감소시킬 수 있다.In the present invention, in the process for supplying a raw material to a naphtha cracking reactor by vaporizing liquid propane, by providing a compression process of the reduced pressure propane gas, the flowability of the reduced pressure propane gas can be maintained, so that the reduced pressure pressure can be greatly reduced. Therefore, the heat of vaporization can be used more effectively. In addition, it is possible to reduce the thermal energy consumed for additional vaporization and preheating of propane gas in the preheating process before the feed of the raw material to the naphtha cracking reactor.
도 1은 종래에 사용되는 액상 프로판의 기화 공정을 간략하게 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 액상 프로판의 기화 공정을 간략하게 도시한 것이다.1 schematically illustrates a vaporization process of liquid propane used in the prior art.
2 and 3 are schematic views of the vaporization process of liquid propane according to various embodiments of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
액상 프로판(C3 LPG)은 이송 및 저장 시 액상의 상태로 공급되기 때문에, 나프타 크래킹 반응기에 들어가기 전 기화 과정을 거쳐 인입된다.Since liquid propane (C3 LPG) is supplied in a liquid state during transport and storage, it is introduced through a vaporization process before entering the naphtha cracking reactor.
이때, 액상 프로판은 기화 온도가 낮기 때문에 일부는 냉매로서 활용될 수 있으나, 도 1에 도시된 것과 같은 기존의 공정에서는 반응기에 투입되기 위한 흐름성을 유지하기 위해 압력을 많이 낮추지 못하였다. 기존 공정에서는 액상 프로판(C3LPG)의 압력을 9.8→8.3 kg/cm2G 정도로 감압시키는 수준으로 기화점을 낮추어 사용하는데, 이 경우에는 감압의 정도가 낮아 21℃ 수준 냉매로 활용될 수 있는 정도이고, 상온과의 온도 차가 적어 냉매로서의 가치가 낮다. 따라서, 냉매로서 충분히 활용되지 못하고, 상당 부분은 스팀(Steam)이나 고온수 등의 열원으로 추가적으로 기화시키는 방법을 사용하여 왔다.At this time, since liquid propane has a low vaporization temperature, some may be used as a refrigerant, but in the conventional process as shown in FIG. In the existing process, the vaporization point is lowered to a level that reduces the pressure of liquid propane (C3LPG) to about 9.8 → 8.3 kg/cm 2 G. , the temperature difference from room temperature is small, so the value as a refrigerant is low. Therefore, it is not sufficiently utilized as a refrigerant, and a significant portion has been used in a method of additionally vaporizing with a heat source such as steam or high-temperature water.
본 발명은, 이러한 종래의 문제를 해결하기 위해,The present invention, in order to solve this conventional problem,
S1) 액상 프로판을 감압하여 기화점을 낮추어 액상 프로판의 적어도 일부를 기화시키는 단계;S1) vaporizing at least a portion of the liquid propane by reducing the vaporization point by reducing the liquid propane;
S2) 상기 액상 프로판의 기화에 의한 기화열을 냉매로 이용하는 단계; S2) using the vaporization heat due to vaporization of the liquid propane as a refrigerant;
S3) 상기 기화된 프로판을 압축하여 가스의 압력을 높이는 단계; 및S3) increasing the pressure of the gas by compressing the vaporized propane; and
S4) 상기 압축된 프로판 가스를 예열하는 단계를 포함하는, 액상 프로판의 기화 방법을 제공한다. S4) provides a method of vaporizing liquid propane, including the step of preheating the compressed propane gas.
즉, 액상 프로판의 기화 공정에서 압력을 충분히 낮추지 못하여 기화 공정에서 발생하는 기화열을 효율적으로 사용하지 못하였던 문제를 해결하기 위해, 감압 공정 이후 콤프레셔(compressor)와 같은 압축기를 이용하는 압축 공정을 구비함으로써, 감압된 가스의 흐름성을 조절할 수 있도록 하였다. 이로 인해 감압 공정에서 액상 프로판의 기화점을 충분히 낮출 수 있는 수준으로 감압시킬 수 있어 액상 프로판의 기화열을 이용하여 냉매로서의 활용량을 현저히 향상시킬 수 있다. That is, in order to solve the problem of not being able to efficiently use the heat of vaporization generated in the vaporization process because the pressure was not sufficiently lowered in the vaporization process of liquid propane, by providing a compression process using a compressor such as a compressor after the depressurization process, It was made to control the flowability of the depressurized gas. As a result, in the decompression process, the vaporization point of liquid propane can be reduced to a level that can be sufficiently lowered, so that the amount of use as a refrigerant can be significantly improved by using the vaporization heat of liquid propane.
또한, 냉매로 사용되는 과정에서 기화에 필요한 열을 외부에서 전달받을 뿐 아니라, 압축 공정을 통해 프로판 가스의 온도가 상승되므로 나프타 크래킹 반응기로 공급되기 전 예열공정에서 소모되는 열에너지의 소모량 또한 현저히 감소시킬 수 있다.In addition, in the process of being used as a refrigerant, heat required for vaporization is received from the outside, and the temperature of propane gas is increased through the compression process, so the consumption of heat energy consumed in the preheating process before being supplied to the naphtha cracking reactor is also significantly reduced. can
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 다양한 실시예를 도시한다. 2 and 3 show various embodiments according to the present invention.
일 실시예에 따르면, 상기 감압 단계에서 액상 프로판의 압력을 7 kg/cm2G 이하로 감소할 수 있으며, 상기 감압되는 압력의 크기는 상기 기화열을 사용하는 냉각온도 등의 조건에 따라 조절될 수 있다.According to one embodiment, in the decompression step, the pressure of liquid propane may be reduced to 7 kg/cm 2 G or less, and the amount of the reduced pressure may be adjusted according to conditions such as a cooling temperature using the heat of vaporization. have.
이러한 감압 공정에서 발생되는 기화열을 이용한 냉매는 20℃ 미만의 냉매로 사용될 수 있으며, 예를 들면, 상온과 10℃ 이상의 차이의 냉각을 위한 냉매로서 사용이 가능하며, 감압 정도에 따라 0℃ 이하의 냉각온도를 위한 냉매로도 사용이 가능하다.The refrigerant using the heat of vaporization generated in this decompression process can be used as a refrigerant of less than 20 °C, for example, it can be used as a refrigerant for cooling a difference of 10 °C or more from room temperature, and can be used as a refrigerant of 0 °C or less depending on the degree of pressure reduction It can also be used as a refrigerant for cooling temperature.
예를 들어, 도 2의 공정에 따르면, 상기 감압 단계 S1)에서 액상 프로판의 압력을 7 kg/cm2G 이하, 예를 들어 5 kg/cm2G 내지 6.8 kg/cm2G 로 감압시키고, 상기 단계 S2)에서 액상 프로판에 의한 기화열을 이용하여 20℃ 미만, 예를 들어 10 내지 18℃의 냉매로 사용할 수 있다. For example, according to the process of FIG. 2, in the decompression step S1), the pressure of liquid propane is reduced to 7 kg/cm 2 G or less, for example, 5 kg/cm 2 G to 6.8 kg/cm 2 G, In step S2), the vaporization heat by liquid propane may be used as a refrigerant of less than 20°C, for example, 10 to 18°C.
또한 도 3의 공정에 따르면, 상기 감압 단계 S1)에서 액상 프로판의 압력을 1kg/cm2G 이하, 예를 들어 0.3 kg/cm2G 내지 0.8 kg/cm2G 로 감압시키고, 상기 단계 S2)에서 액상 프로판에 의한 기화열을 이용하여 -20℃ 이하, 예를 들어 -25℃ 내지 -30℃의 냉매로 사용할 수 있다. In addition, according to the process of FIG. 3, in the decompression step S1), the pressure of liquid propane is reduced to 1 kg/cm 2 G or less, for example, 0.3 kg/cm 2 G to 0.8 kg/cm 2 G, the step S2) It can be used as a refrigerant of -20 ℃ or less, for example, -25 ℃ to -30 ℃ by using the vaporization heat by liquid propane in the.
예를 들면, 상기 기화열은 열교환기를 통해 에틸렌 정제탑, 탈메탄탑, 탈에탄탑과 같은 반응기 추출물 혹은 증류탑 원료의 냉각(Prechilling), 증류탑의 콘덴서 등에 냉매로 사용될 수 있다.For example, the heat of vaporization may be used as a refrigerant in a reactor extract such as an ethylene refining column, a demethane column, or a deethane column through a heat exchanger, or for cooling (prechilling) a raw material of a distillation column, a condenser of a distillation column, and the like.
일 실시예에 따르면, 상기 감압공정에서 발생되는 기화열을 이용한 냉매의 활용량은 프로판 1 ton/hr 당 0.05 Gcal/hr 이상일 수 있으며, 바람직하게는 프로판 1 ton/hr 당 0.07 Gcal/hr 이상, 보다 바람직하게는 프로판 1 ton/hr 당 0.08 Gcal/hr 이상일 수 있다.According to an embodiment, the utilization amount of the refrigerant using the heat of vaporization generated in the decompression process may be 0.05 Gcal/hr or more per 1 ton/hr of propane, preferably 0.07 Gcal/hr or more per 1 ton/hr of propane, more preferably Preferably, it may be 0.08 Gcal/hr or more per 1 ton/hr of propane.
또한 일 실시예에 따르면, 상기 감압된 프로판 가스의 흐름성 유지를 위해 콤프레셔와 같은 압축기를 사용하여 압축될 수 있다. 이때, 압축기를 이용한 프로판 가스의 압축을 위해 프로판 1 ton/hr 당 1kW 내지 50 kW의 샤프트워크(Shaftwork)를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 프로판 1 ton/hr 당 3 kW 이상 35 kW 이하의 샤프트워크가 사용될 수 있다. Also, according to an embodiment, the compressed propane gas may be compressed using a compressor such as a compressor to maintain the flowability of the depressurized propane gas. At this time, for the compression of the propane gas using a compressor, a shaftwork of 1kW to 50kW per 1 ton/hr of propane may be used, and preferably, a shaftwork of 3 kW or more and 35 kW or less per 1 ton/hr of propane. can be used.
또한 압축공정을 통해 프로판 가스의 압력은 통상 7 내지 8 kg/cm2G의 압력으로 압축되거나 혹은 후단 공정의 압력에 따라 4 내지 10 kg/cm2G의 압력으로 압축될 수 있으며, 온도는 8 ℃ 내지 100℃ 가량 상승할 수 있다. In addition, through the compression process, the pressure of propane gas is usually compressed to a pressure of 7 to 8 kg/cm 2 G or may be compressed to a pressure of 4 to 10 kg/cm 2 G depending on the pressure of the downstream process, and the temperature is 8 It can rise to about ℃ to 100 ℃.
상기 조건으로 압축된 프로판 가스는 현저히 낮은 압력으로 감압시킬 수 있어 액상 프로판이 충분히 기화될 수 있고, 또한 압축 공정을 통해 온도가 상승하여 예열 공정에 사용되는 열에너지 소모량을 저감시킬 수 있다.The propane gas compressed under the above conditions can be decompressed to a remarkably low pressure, so that liquid propane can be sufficiently vaporized, and the temperature is increased through the compression process to reduce the amount of thermal energy consumed in the preheating process.
일 실시예에 따르면, 상기 압축된 프로판 가스는 예열 공정을 거쳐 나프타 크래킹 반응기에 투입될 수 있다. 이때, 예열을 위해 소모되는 열원의 열에너지 소모량은 프로판 1 ton/hr 당 0.05 Gcal/hr 이하일 수 있다. 기존에는 감압되는 압력이 충분히 낮지 않아 열원을 통해 추가적으로 기화를 시켜주어 열에너지 소모량이 프로판 1 ton/hr 당 0.09 Gcal/hr 이상으로 높았다. 반면, 본 발명은 기존의 감압 공정에 비해 현저히 낮은 압력으로 감압시킬 수 있어 액상 프로판이 충분히 기화될 수 있고, 또한 압축 공정을 통해 온도가 상승하여 예열 공정에 사용되는 열에너지 소모량을 저감시킬 수 있는 것이다.According to an embodiment, the compressed propane gas may be introduced into the naphtha cracking reactor through a preheating process. In this case, the heat energy consumption of the heat source consumed for preheating may be less than or equal to 0.05 Gcal/hr per 1 ton/hr of propane. Conventionally, the reduced pressure was not low enough, so it was additionally vaporized through a heat source, so that the thermal energy consumption was higher than 0.09 Gcal/hr per 1 ton/hr of propane. On the other hand, in the present invention, the pressure can be reduced to a significantly lower pressure compared to the conventional decompression process, so that liquid propane can be sufficiently vaporized, and the temperature is increased through the compression process to reduce the amount of thermal energy used in the preheating process. .
또한, 본 발명은 상기 기화방법을 사용하기 위한 기화 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a vaporization apparatus for using the vaporization method.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 기화 장치는,More specifically, the vaporization device according to the present invention,
액상 프로판을 기화시켜 나프타 크래킹 반응기에 주입하기 위한 기화 장치에 있어서, In the vaporization apparatus for vaporizing liquid propane and injecting it into a naphtha cracking reactor,
액상 프로판을 감압하여 기화점을 낮추어 액상의 프로판의 적어도 일부를 기화시키는 감압 장치;a pressure reducing device for vaporizing at least a portion of the liquid propane by reducing the vaporization point by decompressing the liquid propane;
상기 액상 프로판의 기화에 의한 기화열을 활용하기 위한 열교환기;a heat exchanger for utilizing heat of vaporization by vaporization of the liquid propane;
상기 감압된 프로판 가스를 압축시키는 압축기; 및 a compressor for compressing the depressurized propane gas; and
상기 압축된 가스를 예열시키는 예열장치를 구비한다. and a preheating device for preheating the compressed gas.
일 실시예에 따르면, 상기 예열장치가 스팀(steam), 고온수, 전기히터 등을 열원으로 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 바람직하게는 스팀을 사용할 수 있다.According to an embodiment, the preheating device may use steam, high temperature water, an electric heater, etc. as a heat source, but is not limited thereto, and preferably steam may be used.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.
<비교예 1><Comparative Example 1>
도 1에 도시된 프로판 기화공정을 사용하여 프로판을 기화시켰다.Propane was vaporized using the propane vaporization process shown in FIG. 1 .
도 1에 도시된 공정의 각 유닛에서의 온도, 압력 및 유량을 표 1에 나타내었다. 이하에서 부호는 다음을 의미한다. Table 1 shows the temperature, pressure, and flow rate in each unit of the process shown in FIG. 1 . Hereinafter, the symbols mean the following.
C3LPG: 액상 프로판C3LPG: liquid propane
C3VAP: 기상 프로판C3VAP: gaseous propane
PRC: 프로필렌 냉매 컴프레서 (Propylene Refrigerant Compressor)PRC: Propylene Refrigerant Compressor
PR: 프로필렌 냉매 (Propylene Refrigerant)PR: Propylene Refrigerant
L, M, 1, 2 등은 라인 부호이다. L, M, 1, 2, etc. are line symbols.
<실시예 1><Example 1>
도 2에 도시된 프로판 기화공정을 사용하여 액상 프로판을 기화시켰다.Liquid propane was vaporized using the propane vaporization process shown in FIG.
감압에 의한 기화열을 이용하여 15.2℃의 냉매로서 활용하였으며, 상기 기화 공정에 사용된 유닛의 온도, 압력, 프로판 유량 등을 표 2에 나타내었다.The heat of vaporization by reduced pressure was used as a refrigerant at 15.2° C., and the temperature, pressure, and propane flow rate of the unit used in the vaporization process are shown in Table 2.
<실시예 2><Example 2>
도 3에 도시된 프로판 기화공정을 사용하여 액상 프로판을 기화시켰다.Liquid propane was vaporized using the propane vaporization process shown in FIG. 3 .
감압에 의한 기화열을 이용하여 -27℃의 냉매로서 활용하였으며, 상기 기화 공정에 사용된 유닛의 온도, 압력, 프로판 유량 등을 표 3에 나타내었다.The heat of vaporization by reduced pressure was used as a refrigerant at -27°C, and Table 3 shows the temperature, pressure, and propane flow rate of the unit used in the vaporization process.
표 4는 비교예 1 및 실시예 1과 2의 공정에 따른 냉매 온도, 냉매 활용량, 스팀 소모량 및 콤프레셔 샤프트워크를 비교한 것이다. Table 4 compares the refrigerant temperature, the refrigerant utilization amount, the steam consumption amount and the compressor shaft work according to the processes of Comparative Example 1 and Examples 1 and 2.
상기 표 4의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따르면 압축 단계(S3)에서 콤프레셔와 같은 압축 수단을 사용하여 감압된 프로판 가스의 흐름성을 유지시켜 줄 수 있기 때문에 감압 단계(S1)에서 충분한 감압이 가능하다. 그로 인해 액상 프로판의 감압 공정을 통한 기화에 있어서 기화점을 현저히 낮추어 기화열의 활용도를 현저히 향상시킬 수 있다.As can be seen from the results of Table 4, according to the present invention, since it is possible to maintain the flowability of the decompressed propane gas by using a compression means such as a compressor in the compression step (S3), sufficient pressure reduction in the decompression step (S1) This is possible. Accordingly, the vaporization point can be significantly lowered in vaporization through the depressurization process of liquid propane, thereby remarkably improving the utilization of the heat of vaporization.
또한, 스팀에 의한 예열 단계(S4)에서 추가적인 기화를 위한 열에너지의 소모가 감소됨으로 스팀 소모량 또한 기존 방법(비교예 1)에 비해 절반 이상 감소됨을 알 수 있다.In addition, it can be seen that since the consumption of thermal energy for additional vaporization is reduced in the preheating step S4 by steam, the amount of steam consumption is also reduced by more than half compared to the conventional method (Comparative Example 1).
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. As described above in detail a specific part of the present invention, for those of ordinary skill in the art, it is clear that this specific description is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (10)
S1) 액상 프로판을 감압하여 기화점을 낮추어 액상 프로판의 적어도 일부를 기화시키는 단계;
S2) 상기 액상 프로판의 기화에 의한 기화열을 냉매로 이용하는 단계;
S3) 상기 기화된 프로판을 압축하여 가스의 압력을 높이는 단계; 및
S4) 상기 압축된 프로판 가스를 예열하는 단계를 포함하는, 액상 프로판의 기화 방법. In the method of vaporizing liquid propane to inject as a raw material into a naphtha cracking reactor,
S1) vaporizing at least a portion of the liquid propane by reducing the vaporization point by reducing the liquid propane;
S2) using the vaporization heat due to vaporization of the liquid propane as a refrigerant;
S3) increasing the pressure of the gas by compressing the vaporized propane; and
S4) A method of vaporizing liquid propane, comprising the step of preheating the compressed propane gas.
상기 감압 단계 S1)에서 액상 프로판의 압력을 7 kg/cm2G 이하로 감압시키고, 상기 단계 S2)에서 액상 프로판에 의한 기화열을 이용하여 20℃ 미만의 냉매로 사용하는 것인 액상 프로판의 기화 방법. The method of claim 1,
In the decompression step S1), the pressure of liquid propane is reduced to 7 kg/cm 2 G or less, and in the step S2), the vaporization method of liquid propane is used as a refrigerant of less than 20° C. by using the vaporization heat of the liquid propane. .
상기 감압 단계 S1)에서 액상 프로판의 압력을 1 kg/cm2G 이하로 감압시키고, 상기 단계 S2)에서 액상 프로판에 의한 기화열을 이용하여 -20℃ 이하의 냉매로 사용하는 것인 액상 프로판의 기화 방법. The method of claim 1,
In the decompression step S1), the pressure of liquid propane is reduced to 1 kg/cm 2 G or less, and in the step S2), the vaporization of liquid propane is used as a refrigerant of -20° C. or less by using the vaporization heat of the liquid propane. Way.
상기 단계 S2)에서 액상 프로판의 감압에 의한 기화열을 이용한 냉매의 활용량이 프로판 1 ton/hr 당 0.05 Gcal/hr 이상인, 액상 프로판의 기화 방법. According to claim 1,
The vaporization method of liquid propane, wherein the utilization amount of the refrigerant using the heat of vaporization by the decompression of the liquid propane in step S2) is 0.05 Gcal/hr or more per 1 ton/hr of propane.
상기 단계 S3)에서 프로판 가스는 7 kg/cm2G 이상의 압력으로 압축되는 것인 액상 프로판의 기화 방법. According to claim 1,
In the step S3), the propane gas is compressed to a pressure of 7 kg/cm 2 G or more. The vaporization method of liquid propane.
상기 단계 S3)에서 프로판 가스의 압축을 위한 샤프트워크(shaftwork)가 프로판 1ton/hr 당 1 kW 내지 50 kW인 액상 프로판의 기화 방법. The method of claim 1,
A method of vaporizing liquid propane in which the shaftwork for compression of the propane gas in step S3) is 1 kW to 50 kW per 1 ton/hr of propane.
상기 단계 S4)에서 압축된 프로판 가스의 예열을 위해 소모되는 스팀의 소모량이 프로판 1ton/hr 당 0.08 Gcal/hr 이하인 액상 프로판의 기화 방법. According to claim 1,
The vaporization method of liquid propane in which the consumption of steam consumed for preheating the propane gas compressed in step S4) is 0.08 Gcal/hr or less per 1 ton/hr of propane.
상기 단계 S3)에서 압축된 프로판 가스는 단계 S4) 에서 100℃ 이상의 온도로 예열되는 것인 액상 프로판의 기화 방법. According to claim 1,
The vaporization method of liquid propane in which the propane gas compressed in step S3) is preheated to a temperature of 100° C. or higher in step S4).
액상 프로판을 감압하여 기화점을 낮추어 액상의 프로판의 적어도 일부를 기화시키는 감압장치;
상기 액상 프로판의 기화에 의한 기화열을 활용하기 위한 열교환기;
상기 감압된 프로판 가스를 압축시키는 압축기; 및
상기 압축된 가스를 예열시키는 예열장치를 구비하는 액상 프로판의 기화 장치.In the vaporization apparatus for vaporizing liquid propane and injecting it into a naphtha cracking reactor,
a pressure reducing device for vaporizing at least a portion of the liquid propane by reducing the vaporization point by reducing the pressure of the liquid propane;
a heat exchanger for utilizing heat of vaporization by vaporization of the liquid propane;
a compressor for compressing the depressurized propane gas; and
A liquid propane vaporizer having a preheating device for preheating the compressed gas.
상기 예열장치가 스팀(steam)을 열원으로 사용하는 것인 액상 프로판의 기화 장치.10. The method of claim 9,
The vaporization device of liquid propane in which the preheating device uses steam as a heat source.
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